Etsrp在斑马鱼造血干细胞发育中的功能及其与Sel和Vegf信号通路的相互作用研究

脊椎动物的血液发育分为早期的初级造血(primitive hematopoiesis)和后期的次级造血(definitive hematopoiesis)。初级造血只作为胚胎期少数血细胞类型的短暂来源,而次级造血则供应成体所有类型的血细胞。次级血细胞来源于造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)。斑马鱼的造血干细胞最早出现于背主动脉(dorsal aorta)的腹侧,其标记基因是runt-relatedtranacription factor1(runx1)和c-myb。近期的细胞谱系研究表明,造血干细胞可能来源于血管内皮细胞(vascular endothelial cell)。然而,控制造血干细胞出现的遗传程序尚不明了。前人的研究表明,stem cell leukemia(scl)基因是控制次级造血的核心基因,因而研究控制scl表达的上游信号通路将有助于我们了解造血干细胞的发育调控程序。我们实验室前期的工作发现了ets1-related protein(etsrp)基因,并证明该基因对于斑马鱼血管和髓细胞(myeloid cell)的发育具有重要作用。本论文通过遗传学和分子生物学研究手段分析了etsrp、scl以及相关信号通路在造血干细胞发育中的作用和关系。<br> 反义吗啉代寡核苷酸(morpholino,MO)敲低(Knock-down)及mRNA挽救(rescue)实验结果表明,造血干细胞发育的起始依赖于etsrp。此外,scl的两个转录变体(scl-α和scl-β)在这一过程中位于etsrp的遗传学下游。Etsrp控制scl在位于后侧板中胚层(posterior lateral platemesoderm,PLPM)的成血管细胞(angioblast)中的表达。在etsrp敲低胚胎中,血管内皮细胞标记基因getal liver kinase-1(flk1)和造血干细胞标记基因runxl的表达都出现缺失。我们检测了scl的两个转录变体挽救这些标记基因的能力,结果发现,scl-α单独可以挽救flk1和runx1的表达,而scl-β却不能。但是,当scl-β与可以挽救血管内皮细胞的friend leukemia integration1a(flila)共同过表达时,则可以部分地挽救runxl的表达。<br> 影响造血干细胞起始的信号通路通常也会影响动脉的分化。与此观点相一致,动脉的标记基因ephrinb2a的表达在etsrp敲低胚胎中也是缺失的,并且也可以部分被scl-a的过表达所挽救。当在etsrp敲低的胚胎中抑制血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,Vegf)信号通路时,过表达scl-a仍可以挽救造血干细胞的标记基因表达,却不再能挽救动脉的分化。这意味着scl-α的过表达可以解除造血干细胞起始对于动脉属性和Vegf信号通路的依赖,进而表明scl在次级造血起始过程中在Vegf信号通路的下游起作用。与此相一致,scl-a或scl-β的过表达可以部分挽救Vegf信号通路缺失胚胎中runx1的表达。<br> 本论文阐明了血管内皮细胞特化和造血干细胞发育起始过程中etsrp下游的遗传程序:scl-α和flila促进血管内皮细胞特化,而scl-β则在这个内皮细胞的群体中起始造血干细胞的分化,同时,Vegf信号通路在次级造血过程中位于scl-β的上游。